[发明专利]一种硫化砷渣处理并联产单质砷的方法

说明书

本发明属于有害固废处理领域，具体公开了一种硫化砷渣处理并联产单质砷的方法，将硫化砷渣、硅的混合物在保护气氛、不低于550的温度下反应，将反应产物经负压蒸馏，制得所述的单质砷；所述硅的粒度小于或等于300目；反应时间不低于90min。本发明研究意外发现，通过硫化砷渣、硅单质在所述的温度条件下进行置换反应，配合对硅粒径、反应时间以及后续的负压蒸馏，可以出人意料地显著提升单质砷的收率和纯度，同时制得的二硫化硅可以作为生产硫化氢气体的原料，硫化氢气体可复作为硫化剂处理工业“污酸”废水。

技术领域

本发明涉及砷化物处理利用领域，具体涉及一种利用硫化砷与硅的反应从硫化砷渣中回收单质砷的方法。

背景技术

砷是国民经济发展中不可或缺的资源，在农业、电子、医药、冶金、化工等领域有着特殊的用途。常被应用到杀虫剂、除草剂和、木材防腐剂、脱色剂、有色金属合金、陶瓷等，尤其在半导体材料中的应用越来越多。砷广泛存在于各种矿石之中，常与铅、铜、锌、锡、钨、锑、金等金属矿物伴生，在这些矿石的加工冶炼过程当中，相当一部分的砷进入到稀酸废水中。当前，这种稀酸废水的处理大多采用硫化法，从而产生大量的硫化砷渣。由于这些硫化砷渣处理处置难度较大，许多冶炼厂都采取直接堆放、稳定化填埋等方式处置。而硫化砷含有剧毒，这样的处置方式存在对土壤环境和人类身体健康产生严重危害的隐患。因此，从硫化砷渣中回收砷资源不仅是环境保护、人类健康的需要，也是资源充分利用，国民经济持续发展的需要。

目前针对硫化砷渣，主要的处理工艺有火法和湿法两大类。火法中硫化砷渣经过氧化焙烧，其中的硫化砷转化成三氧化二砷直接挥发进入烟气，然后冷凝实现三氧化二砷的回收。此法的缺点是产品质量差，伴生的二氧化硫烟气含砷高，难以处理，二次污染严重。湿法主要采取酸浸、碱浸或盐浸进行处理，先把砷从渣中分离出来，然后再进一步回收砷产品或进行无害化处理。但湿法处理普遍生产流程复杂、处理成本较高。

专利CN106756113A公布了一种硫化砷渣还原固硫焙烧直接生产金属砷的方法，以硫化砷渣为原料，加入氧化铜和还原剂，混合后在高温下还原固硫焙烧，焙烧产物经真空分离得到单质砷。该法过程虽然简单，但所使用的氧化铜价格较贵，获得单位质量单质砷产品消耗氧化铜质量较大，且得到的单质砷纯度不高，回收率较低。除此之外，该法使用原料是未经处理的硫化砷渣，含有大量的其它金属硫化物，不仅导致氧化铜与硫化砷接触差，目标反应效率低，同时增加了能耗，降低设备使用效率。

专利CN103922294A公布了一种从硫化砷渣中回收砷的方法，以硫化砷渣为原料，首先以分段真空蒸馏的方法处理硫化砷渣获得纯度很高的硫化砷，而后以铁粉与硫化砷混合在高温下反应，反应产物经真空分离得到单质砷。该法过程简单，硫化砷渣经提纯处理后，与铁粉可更好地接触反应。但该法生成的单质砷易与铁发生副反应生成砷铁化合物，降低铁粉的利用率的同时也严重降低砷的回收率。

发明内容

针对现有硫化砷渣的处理方法的局限性，本发明的目的是提供一种简便的、成本低廉、回收率高、安全环保的从硫化砷渣中回收单质砷方法。

一种硫化砷渣处理并联产单质砷的方法，将硫化砷渣、硅的混合物在保护气氛、不低于550的温度下反应(置换反应)，将反应产物经负压蒸馏，制得所述的单质砷；

所述硅的粒度小于或等于300目；

反应时间不低于90min。

本发明研究意外发现，通过硫化砷渣、硅单质在所述的温度条件下进行置换反应，配合对硅粒径、反应时间以及后续的负压蒸馏，可以出人意料地显著提升单质砷的收率和纯度，同时制得的二硫化硅可以作为生产硫化氢气体的原料，硫化氢气体可复作为硫化剂处理工业“污酸”废水。

作为优选，所述的硫化砷渣在混合前预先经负压蒸馏提纯处理。研究发现，对其进行负压蒸馏提纯处理，更利于单质砷的制备。

作为优选，负压蒸馏提纯处理过程的温度为400-600℃，压强为10-400Pa。